304不锈钢化学蚀刻-激光加工多级织构化及其摩擦学性能

摘要

[目的]针对激光制备表面微纳结构在机械外力作用下易遭受磨损和破坏的难题，提出将化学蚀刻和激光加工相结合的方法在304不锈钢表面构建多级织构。[方法]先对304不锈钢化学蚀刻形成一级织构，再通过激光加工得到面积密度为20%的二级织构。研究了304不锈钢表面多级织构化后的微观结构、成分、相组成和显微硬度，以及在食用油润滑条件下表面织构形状对不锈钢表面摩擦学性能的影响。[结果]304不锈钢经化学蚀刻后表面形成了规则排布的凸点，平均摩擦因数降低16%。进一步激光加工后，304不锈钢表面发生重熔和硬化，形成了直径约55μm的液滴状斑点，显微硬度升至(205.4±36.2) HV，平均摩擦因数降低。激光加工构建的表面织构为正方形时，304不锈钢的平均摩擦因数最低(为0.085)，耐磨减摩性能最佳。[结论]通过化学蚀刻和激光加工复合工艺可在不锈钢表面获得稳定的多级织构，有助于推动不锈钢材料在耐磨、减摩及不粘产品领域的应用。

关键词

不锈钢 / 多级表面织构 / 化学蚀刻 / 激光加工 / 微观结构 / 摩擦学性能